Элемент памяти для постоянного запоминающего устройства Советский патент 1992 года по МПК G11C11/40 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при изготовлении запоминающих устройств на основе транзисторов типа МДП (металл-диэлектрикполупроводник) с двухслойным диэлект риком, в частности МНОП-типа (металлнитрид кремния-двуокись кремния-полупроводник).

Для энергонезависимого, электрически перепрограммируемого постоянного запоминаюи1его устройства используется элемент. В полупроводниковой подложке расположены области с проводи- мостью, противоположной проводимости

подложки. Граница между подупроводhoниковой подложкой и областью называ4iется р-г-переходом. На полупроводниXIковой подложке находится диэлектриО Ю ческий слой. Между смежными областями расположен первый диэлектрический слой, а на нем - второй диэлектрический слой. Оба эти слоя являются затворным диэлектриком, причем толцина первого слоя по крайней мере в 10-12 раз больше толщины второго слоя и его тощина такова, что не препятствует туннелированию электронов и дырок из подложки в пеп311

вый слой при программироиании элемента памяти.

.При соответствующем типе проводимости подложки и знаке заряда накопленного в слое затворного диэлектрика, поверхностный потенциал сужает область пространственного зэряда р-п-перехода и тем самым уменьшает напряжение пробоя, -увеличивает токи утечки.

Наиболее близким .по технической сущности к изобретениюявляется элемент, содержаа1Ий полупроводниковую подложку, в которой расположены области с проводимостью, ПрОТИВОПОЛОЖ

ной проводимости подложки,, Ма ползпроводникокзой подложке находится диэлектрический слой. Между смежными областями расположены диэлектрический первый слой,- а на нем - второй диэлектрический слой - затворный диэлектрик; причем по краям областей, где расположен затворный диэлектрик.,. перекрывающий р-п-переход, находится третий слой. .Тощина второго слоя .по крайней мере в 10-12 раз Оолыие тощины первого слоя, з то.щииа первого слоя такова, что не препятствует тун1-1елировани10 элeктpoi-loв и дырок из полупроводниковой подложки при программировании элемента памяти и составляет 10-130 А. Топцина третьего слоя должна быть по крайней мере в .0 раз больше тол1.цины слоя и таким образом препятствовать туИ нелированиюэлеюроноз и дырок.из поЛупроводникооой подложки вблизи Р-П-. перехода.

Цель изобретения - увеличение надежности -GJieMenTa памяти путе.ч a-wiac ния утечек р- п-перехолов.

Цель достигается тем, что в С5ле- менте памяти для постоянного запоминающего устройства, содержащем полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в припооерхностном слое которой расположены области второго типа проводимости, обраэ},1Сгщие р-г1-пе1 еход, между областями атороге типа проводимости располояен первый г слой Диэлектрика, выполненный из двуокиси кремния толщиной 1G-130A на поверхности которого размещен ето рой слой диэлектрика, толщина которого превышает толщину первого слой, t-:a поверхности второго слоя расположен третий слой диэлектрика, выполненный из нитрида кремния толщиной в

7624

20--1Ci раз больше толщины первого слоя, на котором расположен проводящий слой, в полупроводниковой ПОД

5 ложке выполнено углубление, боковые стенки которого расположены под углом с к поверхности подлон(ки, где 15°- (х: 9П°

Полупроводниковая подложка выполO нена из кремния с кристаллографической ориентацией (ЮО).

На фиг,1 изображена предлагаемая структура элемента памяти; на фиг,2 -. графи.си, поясня1адие работу элемента

.5 памяти

В полупроводниковой подло {ке 1 с кристаллографической ориентацией (100) выполнено .углубление, к боковым сгенкамКоторого примь кают облас

0 ти 2 с гтроводимостью, противопогюж- ной П|:1онодимости .подложки. На полупроводмикооой подлож1:е наносится диэлектрический слой 3. Между смежными областями 2 расположены диэлект5 рический слой h,, а на нем дизлектри ческий слой 5 (оба эти слоя называiOTcr затворным диэлектриком). По краям об/1пстей, где расположен затBOpiiH ; диэлектрик, наход(Тся слой 6,

0 пер8крь Е;зю11,ий р-п-переход, Тощина слоя 5 по крайней мере в 10-12 раз боль1ир; тс. слоя 5 а толщина слоя t такова, что не препятствует тунне.ГИ1рОВ.-. электронов и дырок из ПО

-Vs луп х}водни Совой подложки в слой 5 ггои поо1 раммигх)вании элемента памяти

О

и составляет 10-130 А. Топпина слоя п дол)(на быть по крг.йней мере в 20 рог бо.пьше тоши- иы слой -s и таким

образом препятстчс за гь туннелировачик) э.1- ектроноя и д1:;рок из полупроводии :озой подложки вблизи р-л-перехода. На области 2, и таю;е на слое 3 и затворном диэлектрике расположен ,-rj; водяг.ций слей /.. Который позволяет по давать необходимые потенциалы на область 2 и слой 5

При записиинформации на затворный диэлектрик эгемента памяти подают

jft напрдЧК ение. Это приводит к инжекции заряда из полупро8од|«иковой подложки через слой - в.слэй 5. Накопленный за Ряднзме няьт поаерхиоСтный потенциал полупрозол.иисэ. Так как слой 6 рас поло,,, жен на плоскости кремния, ориентиро йэкной о. кристалле графической пгюскостир отличной от ориентэции (100), то паразитная ин}хекц|-гя заряда в об- ласть пал р-и-переходом будет меньше. Это приводит к повышению надежности, так как поверхностный потенциал мень ше на величину йф дс,; Q,oo(e- Q)5,; диэлектрическая проницаемость; . ; заряд, инжектируемый и захваченный вблизи р-п-перехода при использовании крем,-., ниевой подлш(ки, ориентированной в кристаллог.рафичёсг кой плоскости (itlO); :: 5 - заряд, инжектируемый и зах.ваченный вблизи р-п-перехода при реализации изобретенйя, ; : при примыкании области 2 к плос кости с иной кристаллографической ориентацией. Уменьшение величины паразитного заряда вблизи р-п-перехода снизит токи утечки. Это связано с тем, что вероятность туннелиррвания зависит от. крис таллографической ориентации полупроводниковой подложки Например, дпя : кремниевой подложки вероятность туН нелирования изкристаллографической плоскости, ориентированной (100), максшольна, а минимальна для {It 1).. Об этом свидетельствуют экспериментальные вольтамперные характеристики, изображенные на фиг.2, где по оси абсцисс отложено напряжение, прикладываемое к структуре, а по оси ординат -ток через структуру (иссле дования проводилис-ь на структурах кремний -двуокись кремния - алюмиНИИ).. Линия 1 приведена для кристаллографической ориентации кремниевой подложки (100), а линия 2 - для (|Т1 К Проводимость исследуемой системы максимальна для плоскости ориентации (ЮО) и минимальна для плоскости ориентации (111), соответственно меняется и паразитная fl жeкция заряда а область над р-п-перехода. Этот эффект (зависимость инжекции от кристаллопра ической ориентации) практически начинает проявляться с угла боковой стенки углубления к плоскости; подложки с кристаллографической ориентацией (tOO) 15°, максимален для угла 55 (это соответствует углу между кристаллографическими ориентациями (ТОО) и (ill) фиг Д. Предельный угол составляет , так как тупой угол приводит к конструкЦий, не отвечающей требованиям плаиарной технологии.

f(cn

10 10

usJ

в $ EiMBjCH